Đường dây điện cao thế tại một trạm biến áp ở ngoại ô Ronda lúc hoàng hôn, trong thời gian mất điện ngày 28/4/2025. Ảnh: Reuters

Hạ tầng truyền tải lỗi thời và thiếu khả năng dự phòng

Trong khi đầu tư toàn cầu cho năng lượng tái tạo gần như tăng gấp đôi kể từ năm 2010, thì đầu tư vào lưới điện lại chững lại quanh mức 300 tỷ USD/năm. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), con số này cần tăng lên hơn 600 tỷ USD/năm vào năm 2030 để đáp ứng yêu cầu vận hành trong kỷ nguyên năng lượng sạch.

Một tuần sau sự cố mất điện lớn nhất tại Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha – khiến hệ thống giao thông, dịch vụ công cộng và viễn thông bị tê liệt, các nhà chức trách châu Âu đang điều tra nguyên nhân chính thức. Tuy nhiên, giới phân tích và các hiệp hội ngành điện đã đồng thuận về một vấn đề: cơ sở hạ tầng lưới điện châu Âu đang cần được nâng cấp khẩn cấp.

"Sự cố mất điện là lời cảnh tỉnh cho toàn châu Âu về tính cấp bách trong việc hiện đại hóa và củng cố lưới điện", bà Kristina Ruby – Tổng thư ký Eurelectric, nhận định.

Một nửa số đường dây điện của EU đã hoạt động trên 40 năm, trong khi phần lớn hệ thống lưới điện được xây dựng từ thế kỷ trước. Với sự gia tăng sản lượng điện từ nguồn năng lượng tái tạo (gió, mặt trời) và nhu cầu tiêu thụ tăng nhanh từ các trung tâm dữ liệu, xe điện…, hệ thống điện đang bị đặt trong trạng thái quá tải thường xuyên.

Cơ cấu nguồn phát mất cân đối và thiếu liên kết khu vực

Tây Ban Nha hiện đang vận hành một hệ thống điện có tỷ trọng năng lượng tái tạo cao hàng đầu châu Âu – chiếm 56% tổng sản lượng điện năm 2024. Tuy nhiên, theo Red Electrica, sự cố mất điện ngày 28/4 có thể bắt nguồn từ hai trục trặc riêng biệt tại các nhà máy điện mặt trời, gây mất ổn định tần số và kết nối lưới với Pháp.

Một trong những điểm yếu chính là mức độ liên kết hệ thống thấp. Hiện Tây Ban Nha chỉ có khoảng 5% công suất kết nối lưới với bên ngoài bán đảo Iberia. Điều này làm hạn chế khả năng nhận hỗ trợ khi có sự cố. Ủy ban châu Âu đặt mục tiêu nâng tỷ lệ liên kết lên 15% vào năm 2030 – nghĩa là mỗi quốc gia EU phải có khả năng nhập khẩu ít nhất 15% công suất phát điện từ quốc gia láng giềng.

Red Electrica đã công bố kế hoạch tăng gấp đôi năng lực kết nối với Pháp, bao gồm tuyến cáp mới đi qua Vịnh Biscay.

Vấn đề của một hệ thống điện xanh không chỉ nằm ở khâu truyền tải mà còn nằm ở khả năng sao lưu và điều tần. Gió và mặt trời tạo ra dòng điện một chiều (DC), trong khi lưới điện sử dụng dòng xoay chiều (AC) ở tần số chuẩn 50 Hz. Các hệ thống biến tần giúp chuyển đổi DC sang AC, nhưng nếu nguồn phát tái tạo bị sụt nhanh, lưới cần có các nguồn phát truyền thống để duy trì tần số.

Trong điều kiện tần số giảm đột ngột, hệ thống bảo vệ tự động sẽ kích hoạt và ngắt kết nối một số thành phần để bảo vệ máy biến áp, đường dây. Nếu không có đủ nguồn điện dự phòng, điều này có thể gây rã lưới toàn bộ.

Tây Ban Nha hiện có kế hoạch đóng cửa toàn bộ 7 lò phản ứng hạt nhân vào năm 2035. Các chuyên gia năng lượng cảnh báo việc này có thể làm tăng nguy cơ thiếu điện trong các tình huống cần nguồn nền ổn định.

Tại Bồ Đào Nha, Thủ tướng Luis Montenegro cho biết hiện nước này chỉ có hai nhà máy có thể phản ứng nhanh khi có biến động: một nhà máy khí đốt và một nhà máy thủy điện. Ông nhấn mạnh nhu cầu tăng cường năng lực dự phòng là cấp thiết.

Cần tập trung đầu tư lưới điện

Sau sự cố mất điện năm 2019 do sét đánh và tần số dao động, Vương quốc Anh đã đẩy mạnh đầu tư vào hệ thống lưu trữ điện. Hiện Anh có công suất lưu trữ bằng pin đạt khoảng 5 GW – đủ để hỗ trợ điều tần trong thời gian ngắn.

Theo Hiệp hội Lưu trữ Năng lượng châu Âu, tổng công suất lưu trữ bằng pin của châu Âu hiện đạt 10,8 GW và dự kiến đạt 50 GW vào năm 2030. Tuy nhiên, con số này vẫn còn thấp so với nhu cầu thực tế – ước tính cần đạt 200 GW mới đủ hỗ trợ hệ thống điện có tỷ trọng NLTT cao.

Tại Ireland, Siemens Energy đã xây dựng bánh đà lớn nhất thế giới – một thiết bị cơ học có thể tích trữ và giải phóng năng lượng nhanh chóng để hỗ trợ ổn định tần số lưới.

Ủy ban châu Âu ước tính tổng đầu tư cần thiết cho nâng cấp lưới điện từ nay đến năm 2050 sẽ dao động từ 2.000–2.300 tỷ USD. Năm 2023, các công ty châu Âu đầu tư khoảng 80 tỷ euro cho lưới điện, tăng so với mức trung bình 50–70 tỷ của các năm trước. Tuy nhiên, con số này vẫn còn xa so với mức cần thiết – ước tính ít nhất 100 tỷ USD/năm.

Tình trạng hiện tại cho thấy: phát triển năng lượng sạch nhanh hơn tốc độ nâng cấp lưới điện đang là rủi ro chung của toàn châu Âu. Việc tăng tốc đầu tư cho lưới điện – bao gồm cả kết nối liên vùng, nguồn phát linh hoạt và lưu trữ – là điều kiện tiên quyết để đảm bảo an ninh năng lượng trong kỷ nguyên chuyển dịch xanh.